CZ306668B6 - A peristaltic pump - Google Patents
A peristaltic pump Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306668B6 CZ306668B6 CZ2016-67A CZ201667A CZ306668B6 CZ 306668 B6 CZ306668 B6 CZ 306668B6 CZ 201667 A CZ201667 A CZ 201667A CZ 306668 B6 CZ306668 B6 CZ 306668B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- pump
- channel
- block
- pumps
- magnetic field
- Prior art date
Links
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 abstract description 2
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 abstract 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 1
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 1
- 241001503485 Mammuthus Species 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011554 ferrofluid Substances 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Klasická čerpadla jsou založena na různých fyzikálních principech a tvoří široký soubor zařízení. Čerpadla lze obecně dělit na čerpadla hydrodynamická, či čerpadla hydrostatická či čerpadla zvláštní, mezi kterými lze nalézt čerpadla zdvižná, proudová, plynotlaková, mamutová či elektromagnetická. Mezi zástupce hydrostatických čerpadel patří čerpadla rotační a jejich speciální typy jako čerpadla zubová, membránová, vřetenová, s rotujícími písty či s odvalujícím se pístem. Jejich hlavní nevýhodou je, že čerpaná kapalina přichází do styku s kovovými konstrukčními částmi čerpadla. Přitom rozpouštějící se ionty kovů přecházejí do čerpané kapaliny a kontaminují ji, u chemicky agresivních čerpaných kapalin dochází ke korozi čerpadla, zejména jeho ventilů, dochází k jejich rychlému opotřebení, omezené životnosti a nižší spolehlivosti. Ke svému pohonu používají rychloběžné elektrické motory, které jsou spolu s činností čerpadla zdrojem hluku.Classic pumps are based on various physical principles and form a wide range of equipment. Pumps can generally be divided into hydrodynamic pumps, or hydrostatic pumps or special pumps, among which lift, jet, gas pressure, mammoth or electromagnetic pumps can be found. Representatives of hydrostatic pumps include rotary pumps and their special types such as gear pumps, diaphragm pumps, spindle pumps, with rotating pistons or with a rolling piston. Their main disadvantage is that the pumped liquid comes into contact with the metal components of the pump. At the same time, dissolving metal ions pass into the pumped liquid and contaminate it; in chemically aggressive pumped liquids, the pump, especially its valves, is corroded, wear out rapidly, have a limited service life and are less reliable. They use high-speed electric motors for their drive, which are a source of noise together with the operation of the pump.
Speciální čerpadla se používají kupříkladu v lékařství. Jedná se o objemová čerpadla pro umělé srdce, inzulínové pumpy pro diabetiky, v chromatografii, či ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu. Kromě klasických fyzikálních principů se využívají i jiné principy, a to kupříkladu u čerpadel peristaltických. Tato čerpadla nemají nedostatků uvedených u klasických čerpadel. Mohou být nekovová, kdy je kupříkladu čerpací hlava vytvořena z polypropylenu, membrána je z teflonu a kuličkové ventily jsou z korundové keramiky. Pokud přicházejí do styku se živou tkání, musí být z materiálů, které jsou tkáňově kompatibilní a pokud přicházejí do styku s tělní tekutinou, musí vyhovovat přísným podmínkám aseptického režimu. Speciální čerpadla i jejich provoz jsou zpravidla cenově náročná. Princip práce peristaltického čerpadla spočívá v zapamatovatelnosti materiálu, ze kterého je vyrobena trubice čerpadla. Trubice je střídavě uvolňována a stlačována. Jakmile se rotor pomalu otáčí, hadice se postupně deformuje a menší objem kapaliny v trubici zůstane uzavřen a je potom před lopatkou vytlačován směrem rotace lopatky za lopatkou. Následně vzniká podtlak, který nasává další čerpanou kapalinu. Objem odebraného vzorku je dán počtem otáček čerpadla s nasátou tekutinou. Nasátou tekutinu rozpozná senzor umístěný v nasávacím potrubí.Special pumps are used, for example, in medicine. These are positive displacement pumps for artificial hearts, insulin pumps for diabetics, in chromatography, or in the pharmaceutical and food industries. In addition to the classical physical principles, other principles are used, for example in peristaltic pumps. These pumps do not have the disadvantages mentioned with conventional pumps. They can be non-metallic, where for example the pump head is made of polypropylene, the diaphragm is made of Teflon and the ball valves are made of corundum ceramic. If they come into contact with living tissue, they must be of tissue-compatible materials and, if they come into contact with body fluid, they must comply with strict aseptic conditions. Special pumps and their operation are usually costly. The principle of operation of a peristaltic pump lies in the memorability of the material from which the pump tube is made. The tube is alternately released and compressed. As the rotor rotates slowly, the hose gradually deforms and a smaller volume of liquid in the tube remains closed and is then pushed in front of the vane in the direction of rotation of the vane behind the vane. Subsequently, a negative pressure is created, which sucks in the next pumped liquid. The volume of the sample taken is determined by the number of revolutions of the pump with the aspirated fluid. The aspirated fluid is detected by a sensor located in the intake manifold.
Výhodou peristaltického čerpadla je, že dopravovaná látka přichází do styku pouze s trubicí. Čerpadlo je tedy snadno čistitelné, má jednoduchou konstrukci. Nevýhodou je možná ztráta u přenosu plynových látek. Peristaltické čerpadlo je obecně charakterizováno jako objemové čerpadlo typicky určené pro čerpání kapalin. Pracuje na principu paměti materiálu, ze které je vyrobena flexibilní trubice čerpadla, která je střídavě stlačována a uvolňována. Během pomalého otáčení rotoru dochází k postupné deformaci hadice, přičemž se uzavře malý objem kapaliny v trubici, který je poté před lopatkou vytlačován z hadice po směru rotace lopatky a za lopatkou tudíž vzniká podtlak, který má za následek opětovné nasátí čerpané kapaliny. Sání nebo profukování jsou řízeny směrem, kterým se otáčí čerpadlo. Tento typ čerpadla se používá kupříkladu ve zdravotnictví při dialýze. Peristaltická čerpadla jsou často využívána tam, kde je potřeba velmi přesné dávkování, jelikož velikost odebraného vzorkuje dána počtem otáček čerpadla s nasátou kapalinou, kterou detekuje senzor v nasávacím potrubí.The advantage of a peristaltic pump is that the transported substance only comes into contact with the tube. The pump is therefore easy to clean and has a simple construction. The disadvantage is the possible loss in the transmission of gaseous substances. A peristaltic pump is generally characterized as a positive displacement pump typically designed for pumping liquids. It works on the principle of material memory, from which a flexible pump tube is made, which is alternately compressed and released. During the slow rotation of the rotor, the hose gradually deforms, closing a small volume of liquid in the tube, which is then forced out of the hose in front of the vane in the direction of rotation of the vane and thus a vacuum is created behind the vane, which results in re-suction. Suction or purge is controlled by the direction in which the pump rotates. This type of pump is used, for example, in healthcare for dialysis. Peristaltic pumps are often used where very precise dosing is required, as the size of the sample taken is determined by the number of revolutions of the pump with the suction liquid detected by the sensor in the suction line.
Výhodou oproti ostatním typům čerpadel je styk čerpané látky pouze s trubicí, snadné čištění, volitelná odběrová rychlost a poměrná jednoduchost konstrukce. Pumpa zohledňující ideální vlastnosti má velkou hlavu zabírající celou vrchní stranu pumpy a používá rolnice o velkém průměru s přítlakem vhodně dávkovaným excentrickým pružinovým mechanismem. AsymetrickáThe advantage over other types of pumps is the contact of the pumped substance only with the tube, easy cleaning, selectable sampling rate and relative simplicity of construction. The pump, which takes into account the ideal properties, has a large head occupying the entire upper side of the pump and uses large diameter rollers with a suitably dosed eccentric spring mechanism. Asymmetric
- 1 CZ 306668 B6 dráha hlavy pumpy navíc zvětšuje efektivní průměr lože hadičky a tím snižuje pulzaci. Současně se prodlužuje životnost hadiček a průtok zůstává dlouhodobě konstantní.- 1 CZ 306668 B6 In addition, the path of the pump head increases the effective diameter of the tubing bed and thus reduces pulsation. At the same time, the service life of the hoses is extended and the flow rate remains constant for a long time.
K ideálním podmínkám se lze přiblížit vhodnou konstrukcí hlavy a přítlačných rolnic, nicméně takové zařízení je poměrně nákladné. Mezi další nevýhody patří ztráty u plynů a těkavých součástí čerpané látky. Principy peristaltických čerpadel jsou rovněž dostatečně známy ze spisu CZ 262 954, kde je popsáno řešení rotačního peristaltického čerpadla s mechanicky lineárním dávkováním či ze spisu CZ 4059-92 popisující peristaltické čerpadlo palcového typu obsahující tlačné palce připojené k hnacímu vřetenu. Dvouramenná čerpadla jsou známým stavem techniky z dokumentů US 4 484 864 a RU 2 116 511. Princip elektromagnetických čerpadel je znám kupříkladu ze spisu CZ 292 533.The ideal conditions can be approached by a suitable construction of the head and pressure rollers, however, such a device is relatively expensive. Other disadvantages include losses of gases and volatile components of the pumped substance. The principles of peristaltic pumps are also well known from CZ 262 954, where a solution of a rotary peristaltic pump with mechanically linear dosing is described, or from CZ 4059-92 describing a peristaltic pump of the inch type containing pressure fingers connected to a drive spindle. Two-arm pumps are known from the prior art from US 4,484,864 and RU 2,116,511. The principle of electromagnetic pumps is known, for example, from CZ 292 533.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Výše uvedené nedostatky čerpadel odstraňuje peristaltické čerpadlo obsahující kanál z pružně plastické hmoty, kterým prochází čerpaná kapalina. Čerpadlo se sestává ze zdroje pulzního magnetického pole směřujícího proti bloku, který obsahuje magnetoelastický materiál. Tento blok přiléhá k pružně plastickému kanálu.The above-mentioned drawbacks of the pumps are eliminated by a peristaltic pump containing a channel of elastic plastic through which the pumped liquid passes. The pump consists of a source of pulsed magnetic field directed against a block that contains magnetoelastic material. This block is adjacent to a resiliently plastic channel.
Čerpadlo je založeno na fyzikálních vlastnostech magnetoelastického materiálu, mezi něž patří magnetické ferokapaliny, rheomagnetické kapaliny, feromagnetické gely, nebo plastické feromagnetické látky pevného skupenství, kupříkladu magnetické pryže.The pump is based on the physical properties of a magnetoelastic material, which include magnetic ferrofluids, rheomagnetic liquids, ferromagnetic gels, or solid plastic ferromagnetic substances, such as magnetic rubber.
Je výhodné pokud oproti zdroji pulzního magnetického pole přiléhá k bloku nebo ke kanálu deska, blok a kanál se nachází mezi zdrojem pulzního magnetického pole a deskou. Důvodem je odclonění magnetického pole od okolí.It is advantageous if, in contrast to the source of the pulsed magnetic field, a plate is adjacent to the block or channel, the block and the channel being located between the source of the pulsed magnetic field and the plate. The reason is the shielding of the magnetic field from the surroundings.
Desku je možné z důvodu zesílení efektivnosti působení magnetického pole výhodné vytvořit z magnetického materiálu.In order to increase the efficiency of the magnetic field, the plate can advantageously be made of a magnetic material.
Pokud je zdroj magnetického pole napájen dvou- nebo vícefázovým proudem, indukuje se impulzem magnetické pole, které má tvar postupující vlny. Postupující magnetická vlna je charakterizována vektorem magnetické indukce B, který je kolmý k pružně plastickému kanálu a pohybuje se rychlostí v podél kanálu, přičemž působením pohybující se vlny magnetického pole na magnetickoelastický materiál uložený v bloku dojde k lokální deformaci pružně plastického kanálu způsobenou vzedmutím magnetoelastického materiálu v bloku, ve směru vektoru magnetické indukce B. Toto vzedmutí magnetoelastického materiálu svým tvarem kopíruje postupující magnetickou vlnu, přičemž postupující vlna magnetoelastického materiálu se přenáší prostřednictvím hadice kanálu z bloku do kanálu s čerpanou kapalinou, přičemž postupující vlna magnetoelastického materiálu postupně vytlačuje čerpanou kapalinu výtokovým vývodem a současně nasává čerpanou kapalinu sacím vývodem.If the magnetic field source is supplied with a two- or multiphase current, the pulse induces a magnetic field which has the shape of a progressing wave. The advancing magnetic wave is characterized by a magnetic induction vector B which is perpendicular to the elastically plastic channel and moves at a speed v along the channel, the action of a moving magnetic field wave on the magnetelastic material deposited in the block block, in the direction of the magnetic induction vector B. This rise of the magnetoelastic material mimics the advancing magnetic wave, the advancing wave of magnetoelastic material being transmitted through the channel hose from the block to the pumped liquid channel. at the same time it sucks the pumped liquid through the suction outlet.
Vynález přináší mnoho výhodných vlastností. Vzhledem k tomu, že je takto docíleno bezkontaktního styku mezi čerpanou kapalinou a konstrukčními částmi čerpadla, nedochází tak k poškození případných mikročástic obsažených v čerpané kapalině, kupříkladu krevních elementů při čerpání krve nebo plazmy. U takových čerpadel lze tedy zachovat přísnou sterilitu čerpané kapaliny. Další výhodou je snadná výměna použitého kanálu s čerpanou kapalinou za kanál nový, aseptický, výměna je cenově nenáročná.The invention provides many advantageous features. Since non-contact contact between the pumped liquid and the pump components is thus achieved, any microparticles contained in the pumped liquid, for example blood elements during the pumping of blood or plasma, are not damaged. Thus, with such pumps, the strict sterility of the pumped liquid can be maintained. Another advantage is the easy replacement of the used channel with the pumped liquid for a new, aseptic channel, the replacement is inexpensive.
Čerpadlo umožňuje plynulou regulaci množství čerpané kapaliny, kupříkladu nastavitelným kmitočtem napájecího proudu, který generuje rychlost pohybu magnetické vlny. Čerpadlo lze rovněž použít kupříkladu k přesnému medikamentóznímu dávkování. Zároveň se nabízí možnost činnost čerpadla softwarově řídit, jelikož jej lze zapojit do programovaného systému. Velkou výhodou vynálezu čerpadla je i jeho bezporuchovost, je téměř bezúdržbové, má dlouhou životnost a můžeThe pump allows continuous regulation of the amount of pumped liquid, for example by an adjustable frequency of the supply current, which generates the speed of movement of the magnetic wave. The pump can also be used, for example, for precise drug dosing. At the same time, it is possible to control the operation of the pump by software, as it can be connected to a programmed system. The great advantage of the invention of the pump is also its reliability, it is almost maintenance-free, it has a long service life and it can
-2 CZ 306668 B6 pracovat v nepřetržitém provozu. Čerpadlo je zároveň téměř bezhlučné a svou konstrukcí není náročné na provozní ani na pořizovací náklady.-2 GB 306668 B6 work in continuous operation. At the same time, the pump is almost noiseless and its construction is not demanding on operating or acquisition costs.
Objasnění výkresůExplanation of drawings
Na obr. laje zobrazen detail lineárního čerpadla v řezu, na obr. 1bje zobrazen detail lineárního čerpadla s naznačením vzedmutí magnetoelastického materiálu. Na obr. 2 je zobrazeno rotační čerpadlo. Na obr. 3a je znázorněn časový průběh magnetického, silového a mechanického vlnového procesu pro vinutí. Na obr. 3b je znázorněn průběh měrné síly P působící na objemovou jednotku magnetoelastického prostředí a na obr. 3c je znázorněn tvar rozhraní tvořeného na sebe přiléhajícího magnetoelastického prostředí bloku B s kanálem K obsahujícím čerpanou kapalinou.Fig. 1a shows a detail of a linear pump in section, Fig. 1b shows a detail of a linear pump with an indication of the rise of the magnetoelastic material. Fig. 2 shows a rotary pump. Fig. 3a shows the time course of the magnetic, force and mechanical wave process for winding. Fig. 3b shows the course of the specific force P acting on a volume unit of the magnetoelastic medium and Fig. 3c shows the shape of the interface formed by the adjacent magnetoelastic medium of block B with the channel K containing the pumped liquid.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Příklad 1Example 1
Na obr. laje v řezu naznačen detail lineárního čerpadla. Peristaltické lineární čerpadlo sestává z desky 1 z feromagnetického materiálu, na jehož vnitřní části povrchu jsou uspořádány drážky 12, do nichž je vloženo dvou nebo vícefázové vinutí 13 tvořící zdroj Z pulzního magnetického pole. K desce 1 přiléhá kanál K., ve kterém se nachází čerpaná kapalina. Z druhé strany k desce 1 přiléhá blok B z magnetoelastického materiálu, přičemž k bloku B z druhé strany přiléhá deska 2. Deska 2 je rovněž z magnetoelastického materiálu.The detail of the linear pump is shown in cross section in the figure. The peristaltic linear pump consists of a plate 1 of ferromagnetic material, on the inner part of the surface of which grooves 12 are arranged, into which a two or multiphase winding 13 forming a source Z of pulsed magnetic field is inserted. Adjacent to the plate 1 is a channel K., in which the pumped liquid is located. On the other hand, the plate 1 is adjacent to the block B of magnetoelastic material, while to the block B is adjacent to the plate 2. The plate 2 is also made of magnetoelastic material.
Impulzem ze zdroje Z pulzního magnetického pole tvořeného vinutím 13 dojde k indukci magnetického pole, které má tvar postupové vlny, která je charakterizována magnetickou indukcí B směřující proti bloku B potažmo kanálu K. Postupující magnetická vlna se pohybuje rychlostí v podél drážek 12, jak je znázorněno na obr. 1b. Rychlost pohybu v magnetické vlny je úměrná kmitočtu proudů ve vinutí 13. Působením pohybující se vlny magnetického pole na magnetoelastický materiál uložený v bloku B dochází k lokální deformaci kanálu K způsobené vzedmutí magnetoelastického materiálu ve směru vektoru B. Toto vzedmutí magnetoelastického materiálu v kanálu K svým tvarem kopíruje postupující magnetickou vlnu. Vlna vzedmutí má čelo a týl. Vlna magnetickoelastického materiálu se přenáší prostřednictvím pružně plastických hmot bloku B do kanálu K obsahující čerpanou kapalinu. Pohybem pružně plastických stěn bloku B dochází k pohybu stěn kanálu K a dochází k tomu, že vlna svým čelem postupně vytlačuje čerpanou kapalinu a svým týlem postupně nasává novou kapalinu jak je vidět na Obr. 2.The pulse from the source Z of the pulsed magnetic field formed by the winding 13 induces a magnetic field which has the shape of a progressive wave, which is characterized by a magnetic induction B directed against the block B and the channel K. The advancing magnetic wave moves at speed v along the grooves 12, as shown in Fig. 1b. The speed of motion in a magnetic wave is proportional to the frequency of currents in winding 13. The action of a moving magnetic field wave on a magnetoelastic material stored in block B causes local deformation of channel K caused by rise of magnetoelastic material in the direction of vector B. copies the advancing magnetic wave. The wave of rise has a forehead and occiput. The wave of magnetic-elastic material is transmitted through the resilient plastics of the block B to the channel K containing the pumped liquid. By moving the elastically plastic walls of the block B, the walls of the channel K move and the wave gradually pushes the pumped liquid through its face and gradually sucks in the new liquid with its rear as shown in FIG. 2.
Příklad 2Example 2
Na obr. 2 je zobrazeno provedení rotačního čerpadla. Rotační čerpadlo je založeno na stejném principu, avšak deska 1, deska 2 a kanál K jsou provedeny ve válcovém uspořádání. Peristaltické rotační čerpadlo sestává z desky 1 v podobě válce z dutého feromagnetického materiálu, na jehož vnitřní části povrchu jsou uspořádány drážky 12, do nichž je vloženo dvou nebo vícefázové vinutí 13 tvořící zdroj Z pulzního magnetického pole. Tato část čerpadla má svou obdobu s provedením statoru u střídavých elektrických strojů. K desce 1 přiléhá kanál K, ve kterém se nachází čerpaná kapalina. Z druhé strany k desce 1 přiléhá blok B obsahující magnetoelastický materiál, přičemž k bloku B z jeho druhé strany přiléhá deska 2. Deska 2 je tvořena dutým feromagnetikkým válcem, s hladkým povrchem.Fig. 2 shows an embodiment of a rotary pump. The rotary pump is based on the same principle, but the plate 1, the plate 2 and the channel K are made in a cylindrical arrangement. The peristaltic rotary pump consists of a plate 1 in the form of a cylinder of hollow ferromagnetic material, on the inner part of the surface of which grooves 12 are arranged, into which two or multiphase windings 13 forming a source of pulsed magnetic field are inserted. This part of the pump is similar to the stator design of AC electrical machines. Adjacent to the plate 1 is a channel K in which the pumped liquid is located. On the other hand, a block B containing a magnetoelastic material is adjacent to the plate 1, while a plate 2 is adjacent to the block B on its other side. The plate 2 is formed by a hollow ferromagnetic cylinder with a smooth surface.
Postupná vlna generovaného magnetického pole vzniká analogicky jako u lineárního synchronního nebo asynchronního elektrického stroje. Pohybující se magnetická vlna tvoří točivé magneticThe successive wave of the generated magnetic field arises analogously to a linear synchronous or asynchronous electric machine. The moving magnetic wave forms a rotating magnetic
-3 CZ 306668 B6 ké pole, jež má svou obdobu v synchronních nebo asynchronních točivých elektrických strojů. Na blok B a desky 1 a 2 působí točivé magnetické pole. Počet otáček tohoto točivého magnetického poleje-3 CZ 306668 B6 field, which has its equivalent in synchronous or asynchronous rotating electrical machines. A rotating magnetic field acts on block B and plates 1 and 2. The number of revolutions of this rotating magnetic field
60/ n =--------- [ot./ min.],60 / n = --------- [rpm],
P kde p je počet pólpárů, pro který je provedeno vícefázové vinutí 13 a /[Hz] je kmitočet proudu ve vinutí 13. U čerpadla pracujeme s nízkým kmitočtem, např./= 1 Hz. Pak při dvoupólovém vinutí 13 (p=l) se točivé magnetické pole, a tedy i vzedmuté části magnetoelastického prostředí pohybují rychlostí η = I sP where p is the number of pole pairs for which the multiphase winding 13 is performed and / [Hz] is the frequency of the current in the winding 13. We operate the pump with a low frequency, eg /= 1 Hz. Then, with a two-pole winding 13 (p = 1), the rotating magnetic field, and thus also the raised parts of the magnetoelastic medium, move at the speed η = I s
Magnetické, silové a mechanické časové průběhy pro vinutí jsou na obr. 3a. Točivé magnetické pole má tvar periodické funkce, na obrázku 3a je zobrazen průběh její první harmonické. Průběh měrné síly P působící na objemovou jednotku magnetoelastického prostředí je na obr. 3b a posléze tvar rozhraní tvořeného na sebe přiléhajícího magnetoelastického prostředí bloku B a kanálem K s čerpanou kapalinou je znázorněn na obr. 3c. Plnými čarami jsou vyznačeny vlnové průběhy v čase t = 0 a čárkovaně v čase t/ > t.The magnetic, force and mechanical time courses for the winding are shown in Fig. 3a. The rotating magnetic field has the shape of a periodic function, Figure 3a shows the course of its first harmonic. The course of the specific force P acting on the volume unit of the magnetoelastic medium is shown in Fig. 3b and then the shape of the interface formed by the adjacent magnetoelastic medium of block B and the channel K with the pumped liquid is shown in Fig. 3c. The solid lines indicate the waveforms at time t = 0 and the dashed lines at time t /> t.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Vynález nalézá široké uplatnění a použití v přístrojové a regulační technice, zejména v lékařství, bioinženýrství, robotíce, mechatronice, dopravě, potravinářském a farmaceutickém průmyslu.The invention finds wide application and application in instrumentation and control technology, in particular in medicine, bioengineering, robotics, mechatronics, transport, food and pharmaceutical industries.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-67A CZ201667A3 (en) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | A peristaltic pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-67A CZ201667A3 (en) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | A peristaltic pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306668B6 true CZ306668B6 (en) | 2017-04-26 |
| CZ201667A3 CZ201667A3 (en) | 2017-04-26 |
Family
ID=58699507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-67A CZ201667A3 (en) | 2016-02-10 | 2016-02-10 | A peristaltic pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ201667A3 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307764B6 (en) * | 2017-12-13 | 2019-04-17 | Západočeská Univerzita V Plzni | Peristaltic pump with magnetoelastic drive |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ202419A3 (en) | 2024-01-22 | 2025-07-30 | České vysoké učenà technické v Praze | A peristaltic pump for the transport of fluids or suspension |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020098098A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | John Miesner | Peristaltic pump |
| US20050069424A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-31 | Ming-Chang Lu | Micro pump using ferrofluid or magneto-rheological fluid |
-
2016
- 2016-02-10 CZ CZ2016-67A patent/CZ201667A3/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020098098A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | John Miesner | Peristaltic pump |
| US20050069424A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-31 | Ming-Chang Lu | Micro pump using ferrofluid or magneto-rheological fluid |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307764B6 (en) * | 2017-12-13 | 2019-04-17 | Západočeská Univerzita V Plzni | Peristaltic pump with magnetoelastic drive |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ201667A3 (en) | 2017-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8535025B2 (en) | Magnetically balanced finger-type peristaltic pump | |
| EP1843039A2 (en) | Magnetically driven valveless piston pumps | |
| Klespitz et al. | Peristaltic pumps—A review on working and control possibilities | |
| CN108496005B (en) | Microdosing peristaltic pump for microdosing fluids | |
| US8449274B1 (en) | Magnetic reciprocating pump | |
| KR20110129933A (en) | Peristaltic infusion pump with mechanism for reshaping flexible tubes | |
| JP7123968B2 (en) | A positive displacement pump for medical fluids and a blood processing apparatus comprising a positive displacement pump for medical fluids and a method for controlling a positive displacement pump for medical fluids | |
| Das et al. | Mechanical micropumps and their applications: A review | |
| WO2008059494A2 (en) | Magnetically balanced finger-type peristaltic pump | |
| US11041491B2 (en) | Micro dosage peristaltic pump for micro dosage of fluid | |
| NO20084429L (en) | Pumping of fluid | |
| CZ306668B6 (en) | A peristaltic pump | |
| JP2000070358A (en) | Medical pump | |
| CN104641109B (en) | Pulse free positive displacement rotary pump | |
| US9903359B2 (en) | Valve unit and peristaltic pump including the same | |
| CN101484700B (en) | Pump element and pump comprising such a pump element | |
| US5713728A (en) | Electromagnetic pump with plastic covered piston | |
| CZ307764B6 (en) | Peristaltic pump with magnetoelastic drive | |
| Murakami et al. | Development of pulsating artificial heart with magnetic flux convergent arrangement | |
| CN106194703B (en) | Micro-metering Pumps pump shaft | |
| CN118911957A (en) | Rotary disc type multi-plunger constant flow pump | |
| JP2018501435A (en) | Delivery device | |
| CN111608892A (en) | a peristaltic pump | |
| RU161224U1 (en) | PERISTALTIC PUMP | |
| JP2013177817A (en) | Fluid charging method for performing operation of adjusting amount of fluid charged into open container or sealed container by controlling discharging amount and sucking amount of fluid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200210 |